DE2332636A1 - Verfahren zur herstellung von cyanurchlorid ii - Google Patents
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Description
DEUTSCHE GOLD- UND SILBER-SCHEIDEANSTALT VOI-MALS ROESSLER
6 Frankfurt am Main, Weissfrauenstrasse 9 2332636
Verfahren zur Herstellung von Cyanurchlorid II
Cyanurchlorid wird bekanntlich durch Trimerisation von Chlorcyan in Gegenwart von sauren Katalysatoren wie Mineralsäuren oder von
oberflächenaktiven Katalysatoren wie Aktivkohle gewonnen (Ullmann Encyklopädie der Techn. Chemie, Band 5, 195^, Seite 62k ff).
Cyanurchlorid wurde im Anschluss an die Triraerisierung durch Dosublimationsverfahren in kristalliner Form gewonnen. Diese Desublimationsverfahren
waren sehr aufwendig und kostspielig durch die grössere mechanische Beanspruchung der Apparaturen und die
dabei ständig auftretenden Störungen (DTOS 1 8o9 19*0·
Man war daher dazu übergegangen, Cyanurchlorid aus dem Trimerisierungsgemisch
unter bestimmten Bedingungen flüssig abzuscheiden und das Restgas, das noch Cyanurchlorid enthielt, direkt wieder
in den Trimerisierungsreaktor zurückzuführen (DTOS 2 1o6 t>75)·
Hierbei ist es nur möglich, etwa Zweidrittel des vorhandenen Cyanurchlorids zu kondensieren; der Rest verbleibt im Abgas.
Dieses wird zwar rückgeführt zum Trimerisierungsreaktor, jedoch
reichern sich auch Fremdgase (Kohlendioxid, Phosgen, Tetrachlorkohlenstoff und Chlorwasserstoff) vor allem aber Chlor im Laufe
der Zeit an und müssen aus dem Kreislauf ausgetragen werden. Selbstverständlich gehen dabei auch Cyanurchlorid und Chlorcyan mit
ab. Daher müssen diese Abgase entweder vernichtet oder in irgendeiner Form aufgearbeitet werden, was zusätzliche Aufwendungen
erfordert.
Nach einem bekannten Verfahren zur Gewinnung von flüssigem Cyanurchlorid
(DTOS 1 8o9 19*0 wird dieses restliche, im Abgas enthaltene
Drittel an Cyanurchlorid aus dem Abgas herausgewaschen, und zwar innerhalb der Abscheidungskolonne für Cyanurchlorid mit
Phosphoroxichlorid. Dabei fällt aber verfärbtes und mit Nebenprodukten verunreinigtes Cyanurchlorid an.
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Veiter ist es bekannt, aus dem Abgas das Cyanurchlorid zunächst mit
einem von Chlor leicht angreifbaren, aber Cyqnurchlorid nur schlecht
lösenden Lösungsmittel wie Tetrachlorkohlenstoff herauszulösen und das darin gelöste Cyanurchlorid in einer weiteren Kolonne in ein
anderes Lösungsmittel zu überführen, siehe DTOS 1 67O 026. Der technische
Aufwand bei diesem Verfahren ist sehr gross und durch die Verwendung zweier verschiedener Lösungsmittel umständlich.
Demgegenüber wurde nun gefunden, dass sich Cyanurchlorid in flüssiger
Form aus dem gasförmigen oder partiell kondensierten Trimerisierungsgemisch in einer Fraktionierkolonne und in Gegenwart eines Lösungsmittels
quantitativ und dabei technisch sehr einfach gewinnen lässt, wenn man das cyanurchloridhaltige, aus dem Trimerisierungsreaktor
kommende Gemisch in Gasform oder in teilkondensierter Form mit einer Temperatur von 146 bis 5OO C einem Kolonnensystem zuführt
und in einer ersten Fraktionierkolonne mit einem Lösungsmittel, dessen Siedepunkt zwischen dem des Chlorcyans und dem des Cyanurchlorids
liegt und das gegenüber Cyanurchlorid, Chlorcyan, Chlor und evtl. Chlorwasserstoff stabil ist, in Kontakt bringt, worauf man das kondensierte
Cyanurchlorid aus dem Sumpf der Kolonne abzieht, das überdestillierende Gemisch teilkondensiert, das Teilkondensat auf den
Kopf der Kolonne zurückgibt und das lösungsmittelhaltige Restgas
aus Chlor, Chlorcyan und evtl. Kohlendioxid, Stickstoff und Chlorwasserstoff einer zweiten Fraktionierkolonne zuführt, auf deren
Kopf zum Aufrechterhalten eines Rücklaufs so viel flüssiges Chlorcyan aufgegeben wird, dass das über Kopf abziehende Gemisch aus Chlor
und Chlorcyan und evtl. Kohlendioxid, Stickstoff und Chlorwasserstoff lösungsmittelfrei ist, worauf man dieses Gemisch, sofern es
Stickstoff- und kohlendioxidfrei ist, direkt- sofern es die genannten Gase enthält, erst nach einer Wasserwäsche zur Abtrennung
von Stickstoff und Kohlendioxid- dem Chlorcyanreaktor und/oder soviel dieses Gemisches- ob Stickstoff- oder kohlendioxidhaltig oder
stickstoff- oder kohlendioxidfrei- dem Trimerisierungsreaktor zuführt,
dass das gesamte, in den Trimerisierungsreaktor eintretende Gas noch mindestens 50 G?o Chlorcyan enthält, und dass man das im
Sumpf der zweiten Kolonne anfallende chlor- und chlorcyanfreie Lösungsmittel,
gegebenenfalls nach Behandlung mit wässrigen Alkalien, wieder auf den Kopf der ersten Fraktionierkolonne zurückgibt.
Es ist auch möglich, das am Kopf der ersten Kolonne anfallende obengenannte
Restgas direkt der zweiten Kolonne zuzuführen.
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Chlorcyan kann also entweder frei von Kohlendioxid und Stickstoff
bzw. Chlorwasserstoff oder im Gemisch mit diesen StoffΘΛ eingesetzt
werden, je nachdem, ob es durch katalytische Chlorierung von gasförmigem Cyanwasserstoff, siehe belgische Patentschrift 779 6°-o,
und anschliessende Reinigung durch Absorption und Destillation, siehe US-PS 3 618 295, oder durch Chlorierung einer wässrigen
Lösung von Cyanwasserstoff, siehe Ullmann,. Enzyklopädie der techn.
Chemie, Band 5» Seite 665, 195^t gewonnen wird. Auch kann das im
wässrigen System durch Oxidation von Cyanwasserstoff mit Wasserstoffperoxid/Salzsäure
und in Gegenwart eines Cupri-Ferriionensystems anfallende Chlorcyan eingesetzt werden, siehe belgische
Patentschrift 768 080.
Als Lösungsmittel mit einem Siedepunkt zwischen dem des Chlorcyans
und des Cyanurchlorids, die gleichzeitig gegenüber Chlorcyan, Chlor, Cyanurchlorid und evtl. Chlorwasserstoff stabil sind,kommen
infrage:
kernhalogenierte Benzotrifluoride wie m-Chlortrifluotoluol oder mit
Trifluormethylgruppen substituierte Aromate wie Hexafluorxylol oder ". Trichlortrifluoräthan, Difluor-tetra-
chloräthane, Trifluorpentachlorpropane, Perfluoroctan oder Gemische
dieser Stoffe. Besonders bevorzugt sind m-Chlortrifluortoluol und
Hexafluorxylol.
Wird als Ausgangsprodukt für Cyanurchlorid ein durch Chlorierung einer wässrigen Lösung von Cyanwasserstoff hergestelltes Chlorcyan
verwendet, dann fällt am Kopf der zweiten Kolonne, d.h. der Lösungsmittelentgeistungskolonne, ein durch Kohlendioxid und
gegebenenfalls Stickstoff verunreinigtes Chlor- Chlorcyangemisch
an, das einer Wasserwäsehe unterworfen werden muss. Dabei entsteht
eine wässrige Lösung von Chlor und Chlorcyan, die in den Chlorcyanreaktor
recycliert werden kann, während Kohlendioxid und
Stickstoff an die Atmosphäre abgegeben werden.
Das am Kopf der zweiten Kolonne anfallende Chlor-Chlorcyangemisch
lässt sich auch direkt in den Triraerisierungsreaktor recyclieren.
Bei Anwendung dieser Massnahme erfolgt jedoch mit der Zeit eine Anreicherung von Chlor so\tfie gegebenenfalls von Kohlendioxid und
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Stickstoff, so dass nur so viel in den Trimerisierungsreaktor zurückgeleitet
werden kann, dass das gesamte in den Trimerisierungs
reaktor eintretende Gas noch mindestens ^O G^ Chlorcyan enthält.
Das in der zweiten Kolonne im Sumpf wieder anfallende entgeistete Lösungsmittel kann an und für sich sofort auf den Kopf der ersten
Kolonne zurückgegeben werden.
Sollten sich im Sumpf der zweiten Kolonne nichtflüchtige, aber für
die Gewinnung reinen Cyanurchlorids störende Verunreinigungen
ansammeln, dann lassen sich diese auf einfache Weise durch eine Wäsche mit wässrigen Alkalien wie Alkalihydroxiden und - carbonaten
quantitativ aus dem Lösungsmittel entfernen. Die Wäsche wird vorzugsweise in einer üblichen Flüssig- Flüssig- Extraktionskolonne
bei Temperaturen zwischen 20 und 80 C durchgeführt. Die Konzentrationen
der wässrigen Lösungen liegen zwischen 1 und 10 G% an eingesetzten
Alkalien.
Für die Flüssigabscheidung des Cyanurchlorids wie auch für die Entgeistung des Lösungsmittels ist der Druck unkritisch. Beide
Verfahrensstufen lassen sich ohne Schwierigkeiten bei 0,5 bis 3 ata
durchführen; bevorzugt wird jedoch bei Atraosphärendruck gearbeitet.
Der technische Fortschritt des erfindungsgemässen Verfahrens
liegt einmal in der Gewinnung völlig reinen Cyanurchlorids in praktisch quantitativen Ausbeuten, ferner in der quantitativen
Verwertung von überschüssigem Chlor und nicht umgesetztem Chlorcyan. Sehr wesentlich ist auch, dass keine Lösungsmittelverluste
auftreten. Ausserdem ist das Verfahren sehr umweltfreundlich, da keinerlei gesundheitsschädliche Gase an die Atmosphäre abgegeben
werden.
Als Fraktionierkolonnen werden in dem erfindungsgemässen Verfahren
Füllkörperkolonnen sowie Kolonnen mit entsprechenden Einbauten wie Glockenboden oder Siebboden verwendet.
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Beispiel 1 (Figur 1):
Der aus dem Trimerisierungsreaktor A über die Leitung a austretende
Cyanurchloriddampf wird im Wärmeaustauscher B unter Wasserdampferzeugung
auf ca. 200 C abgekühlt und über die Leitung b in die Kolonne C eingeleitet. Gleichzeitig wird mit Hilfe der Leitung c
auf den Kopf der Kolonne C Lösungsmittel, z.B. m-Chlortrifluortoluol,
aufgegeben. Die im Trimerisierungsgemisch noch enthaltenen Gase wie restliches Chlorcyan, überschüssiges Chlor sowie evtl.
Fremdgase wie Kohlendioxid, Stickstoff oder Chlorwasserstoff werden im Verstärkerteil der Kolonne C cyanurchloridfrei gewaschen
und verlassen den Kopf der Kolonne C über die Leitung d. Infolge der freiwerdenden Kondensationswärme des Cyanurchlorids verdampft
das Lösungsmittel und verlässt den Kopf der Kolonne C ebenfalls über die Leitung d. Das verflüssigte Cyanurchlorid sammelt sich
im Sumpf der Kolonne C an und kann über die Leitung e abgezogen werden. Um ein völlig lösungsmittelfreies flüssiges Cyanurchlorid
zu erhalten, wird der Sumpf mit Hilfe des Umlaufverdampfers D
auf einer Temperatur von 1°-6 bis 200 C gehalten.
Das über die Leitung d aus der Kolonne C austretende dampfförmige Gemisch aus Lösungsmittel, Chlorcyan, Chlor und evtl. Fremdgasen
wird im Wärmeaustauscher E auf ca. 100°C abgekühlt und über die Leitung f der Entgeistungskolonne F zugeführt. Das im Sumpf sich
ansammelnde entgeistete Lösungsmittel wird mit Hilfe des Umlaufverdampfers G auf Siedetemperatur gehalten, die z.B. beim technischen
m-Chlortrifluortoluol 138 bis i4o C beträgt, und kontinuierlich
mit Hilfe der Pumpe H und Leitung c auf den Kopf der Kolonne C recycliert. Am Kopf der Entgeistungskolonne F wird über die Leitung
g soviel flüssiges Chlorcyan aufgegeben, dass ein genügender Rücklauf an Chlorcyan vorhanden ist und dass das den Dephlegmator I
verlassende Restgasgemisch aus Chlorcyan, Chlor sowie evtl. Kohlendioxid, Stickstoff und Chlorwasserstoff frei von Lösungsmittel
ist.
Das Restgas kann zur vollständigen Verwertung seines Chlorcyangehaltes
über die Leitung h mit Hilfe des Gebläses K in den Trimerisierungsreaktor
A recycliert werden.
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Ist das Restgas jedoch frei von Kohlendioxid und Stickstoff, wird
das Restgas über Leitung i ohne weitere Reinigung zur vollständigen Verwertung von Chlor und Chlorcyan in den Reaktor zur katalytischen
Chlorierung von Cyanwasserstoff eingeführt.
Enthält das Restgas noch Kohlendioxid sowie Stickstoff, dann wird es in einer Absorptionskolonne mit Wasser behandelt, wobei Chlor,
Chlorcyan und gegebenenfalls Chlorwasserstoff gelöst werden, und die
wässrige Lösung dem Reaktor zur Chlorierung wässrigen Cyanwasserstoffs oder dem Reaktor zur Oxidation des Cyanwasserstoffs mit
Wasserstoffperoxid/Salzsäure zugeführt, während die Fremdgase Kohlendioxid und Stickstoff am Kopf der Absorptionskolonne als
solche an die Atmosphäre abgegeben werden (nicht gezeigt).
Auf die beschriebene Veise wurde in einer mit Glasraschigringen
gefüllten Kolonne C (lichte Weite 60 mm, Länge des Abtriebsteils 1 5°0 nun, Länge des Verstärkerteils 1 750 mm) bis zu 5 kg
reines, flüssiges Cyanurchlorid pro Stunde abgeschieden. Gleichzeitig wurden pro Stunde 7 bis 8 kg m-Chlortrifluortoluol als
Lösungsmittel auf den Kopf der Kolonne C aufgegeben und das zusammen mit Chlorcyan und Chlor überdestillierende Lösungsmittel
in einer Füllkörperkolonne F (lichte Weite 50 mm>
Länge des Abtriebsteils 1 500 mm, Länge des Verstärkerteils h 000 mm) unter
Aufgabe von flüssigem Chlorcyan auf den Kopf der Kolonne F entgeistet. Die Hälfte des am Dephlegmator I anfallenden Gasgemisches
wurde über die Leitung h in den Trimerisierungsreaktor A zurückgeführt,
während die zweite Hälfte über die Leitung 1 abgeführt wurde. Auf den Kopf der Kolonne F wurden stündlich 250 g flüssiges
Chlorcyan aufgegeben.
Als Ausgangsprodukt für Cyanurchlorid wurde sowohl ein durch Chlorierung einer wässrigen Lösung von Cyanwasserstoff als auch
ein durch katalytisch^ Chlorierung* von gasförmigem Cyanwasserstoff
hergestelltes Chlorcyan verwendet. Im ersten Fall wurde das über die Leitung i abgenommene Restgas mit einer Zusammensetzung von
23,9 G# Chlorc3'an, ^7,5 Gfo Chlor, 27,5 G?o Kohlendioxid und 1,1 G^
Stickstoff einer Rasserwäsche unterworfen und die entstehende wässrige Lösung von Chlorcyan und Chlor in den Chlorcyanreaktor
gepumpt. Im zweiten Fall wurde das Restgas mit Hilfe eines Gebläses
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ohne weitere Reinigung direkt in den Chlorcyanreaktor gedrückt. Die Ausbeuten an abgeschiedenem flüssigem Cyanurchlorid betrugen
nahezu 100 $>, bezogen auf das zur Herstellung von Chlorcyan eingesetzte
Chlor und den eingesetzten Cyanwasserstoff.
Beispiel 2 (Figur 1):
Man verfährt gemäss Beispiel 1, kondensiert jedoch das dampfförmige
Trimerisierungsgemisch durch Abkühlen im Wärmeaustauscher B auf 150 C partiell und erzeugt dabei Wasserdampf. Im übrigen werden die
gleichen Ergebnisse - auch in Bezug auf Reinheit und Ausbeute des Cyanurchlorids - wie in Beispiel 1 erhalten.
Beispiel 3 (Figur 2):
Man verfährt gemäss Beispiel 1, kühlt jedoch das über die Leitung d
aus der Kolonne C austretende dampfförmige Gemisch aus Lösungsmittel,
ο Chlorcyan, Chlor und evtl. Fremdgasen im Wärmetauscher L auf 11,0 C1
trennt Dampf und Kondensat im Trenngefäss M, gibt das Kondensat
über Leitung 1 auf den Kopf der Kolonne C zurück, während das immer noch lösungsmittelhaltige Restgas über Leitung k im Wärmetauscher E
auf 60 - 80°C abgekühlt und über Leitung f der Kolonne F zugeführt wird. In Bezug auf Reinheit und Ausbeute an Cyanurchlorid wurden die
gleichen Ergebnisse wie in Beispiel 1 erhalten.
Man verfährt gemäss Beispiel 1, führt jedoch über Leitung m und
Kolbenpumpe N einen Teilstrom des entgeisteten Lösungsmittels der Extraktionskolonne 0 zu und führt gleichzeitig über die Kolbenpumpe
P und Leitung η eine 5 Ί0 wässrige Natronlauge zu. Die verbrauchte
Natronlauge wird über Leitung ο abgeführt, während das gereinigte Lösungsmittel über Leitung ρ und Kolbenpumpe Q in die Leitung c
zurückgeführt wird.
In Bezug auf Ausbeute und vor allem Reinheit des Cyanurchlorids wurden auch nach einem 4-monatigen Dauerbetrieb noch die gleichen
Ergebnisse wie in Beispiel 1 erhalten.
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Claims (5)
1. Verfahren zur Gewinnung von Cyanurchlorid in flüssiger Form
aus dem Trimerisierungsgemisch von Chlorcyan unter Fraktionierung
und in Gegenwart eines Lösungsmittels, dadurch gekennzeichnet,
dass man das cyanurchloridhaltige, aus dem Trimerisierungsreaktor
kommende Gemisch in Gasform oder in teilkondensierter Form mit einer Temperatur von 146 bis 500 C einem Kolonnensystem zuführt
und in einer ersten Fraktionierkolonne mit einem Lösungsmittel, dessen Siedepunkt zwischen dem des Chlorcyans und dem des Cyanurchlorids
liegt und das gegenüber Cyanurchlorid, Chlorcyan, Chlor und evtl. Chlorwasserstoff stabil ist, in Kontakt bringt, worauf
man das kondensierte Cyanurchlorid aus dem Sumpf der Kolonne abzieht, das überdestillierende Gemisch teilkondensiert, das Teilkondensat
auf den Kopf der ersten Fraktionierkolonne zurückgibt und das lösungsmittelhaltige Restgas aus Chlor, Chlorcyan und
evtl. Kohlendioxid, Stickstoff und Chlorwasserstoff einer zweiten Fraktionierkolonne zuführt, auf deren Kopf zum Aufrechterhalten
eines Rücklaufs so viel flüssiges Chlorcyan aufgegeben wird, dass das über Kopf abziehende Gemisch aus Chlor und Chlorcyan
und evtl. Kohlendioxid, Stickstoff und Chlorwasserstoff lösungsmittelfrei ist, worauf man dieses Gemisch, sofern es stickstoff-
und kohlendioxidfrei ist, direkt- sofern es die genannten Gase enthält, erst nach einer Wasserwäsche zur Abtrennung von
Stickstoff und Kohlendioxid- dem Chlorcyanreaktor und/oder soviel dieses Gemisches- ob stickstoff- oder kohlendioxidhaltig
oder stickstoff- oder kohlendioxidfrei- dem Trimerisierungsreaktor zuführt, dass das gesamte, in den Trimerisierungsreaktor
eintretende Gas noch mindestens 50 G$ Chlorcyan enthält, und dass
man ,das im Sumpf der zweiten Kolonne anfallende chlor- und chlorcyanfrede Lösungsmittel, gegebenenfalls nach Behandlung
mit wässrigen Alkalien, wieder auf den Kopf der ersten Fraktionierkolonne zurückgibt.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass als
Lösungsmittel kernhalogenierte Benzotrifluoride, mit Trifluormethylgruppen
substituierte Aromate, Trichlortrifluoräthan, Difluortetrachloräthane, Trifluorpentachlorpropane oder Perfluoroctan
oder ihre Gemische eingesetzt werden.
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3. Verfahren nach Anspruch 1 und 2, dadurch Rekennzoichnct,
dass als Lösungsmittel m-Chlortrifluortoluol oder Hexafluor-
xylol verwendet werden.
4. Verfahren nach Anspruch 1 bis 3,' dadurch gekennzeichnet,
dass die Behandlung des in der zweiten Kolonne anfallenden Lösungsmittels mit wässrigen Lösungen von Alkal!hydroxiden
oder - carbonaten bei 20 bis 80 C durchgeführt wird.
5. Verfahren nach Anspruch 1 bis k, dadurch gekennzeichnet,
dass man das kondensierte Cyanurchlorid aus dem Sumpf der ersten Fraktionierkolonne abzieht und direkt das lösungsmittelhalt
ige Restgas aus Chlor, Chlorcyan und evtl. Kohlendioxid, Stickstoff und Chlorwasserstoff der zweiten Fraktionierkolonne
zuführt.
PL/Dr.Schae-P
20. 6.1973
20. 6.1973
409883/1324
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GB1726074A GB1412725A (en) | 1973-06-27 | 1974-04-19 | Process for the production of cyanuric chloride |
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Family
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Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4259487A (en) * | 1978-11-20 | 1981-03-31 | Deutsche Gold- Und Silber-Scheideanstalt Vormals Roessler | Process for the production of optionally substituted 2-mercapto-4,6-di-chloro-s-triazines |
US6221294B1 (en) | 1996-10-15 | 2001-04-24 | Degussa Aktiengesellschaft | Process for the production of cyanuric chloride moldings |
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DD111378A5 (de) | 1975-02-12 |
JPS5036481A (de) | 1975-04-05 |
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US3925377A (en) | 1975-12-09 |
GB1412725A (en) | 1975-11-05 |
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FR2235123A1 (de) | 1975-01-24 |
DK150983B (da) | 1987-10-05 |
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
C3 | Grant after two publication steps (3rd publication) | ||
E77 | Valid patent as to the heymanns-index 1977 |